Zwei Semester haben 15 Studierende der ETH Zürich und HSR Rapperswil Zeit, um ein Exoskelett zu konstruieren. In einem Jahr wollen sie damit am CYBATHLON teilnehmen. Ob sie siegen, ist offen – gewonnen haben sie schon jetzt.

Nach der Vollendung Ende Mai wird es für Laien aussehen wie ein Kampfanzug aus einem Science-Fiction-Film: das Exoskelett, an dem die 15 Studierenden der ETH und der HSR derzeit bauen. «Das VariLeg enhanced, so haben wir unser Exoskelett getauft, ist ein motorisierter Stützapparat, mit dem wir einem Querschnittsgelähmten das Laufen ermöglichen», klärt Laura Tissari auf. Sie studiert Maschinenbau und Verfahrenstechnik, so wie die Mehrheit der Studierenden im VariLeg enhanced-Team. Mit dabei sind ausserdem je eine Studentin der Gesundheitswissenschaften und Technologie sowie der Elektrotechnik und Informationstechnologie. Während zwei Semestern konstruiert und baut das Team ein Exoskelett von Grund auf. Der Zusatz «enhanced» steht für «erweitert» oder «verbessert», weil es bereits die dritte Generation des VariLegs ist. «Während die ersten beiden Generationen für die Forschung gebaut wurden, ist unser VariLeg voll und ganz auf den Wettkampf, den CYBATHLON 2020, ausgerichtet», erklärt Laura. Konkret bedeute das: leichtere Bauweise und stärkerer Antrieb als die Vorgänger.

«Das VariLeg enhanced ist ein motorisierter Stützapparat, mit dem wir einem Querschnittsgelähmten das Laufen ermöglichen.»

Etwas bewirken

Am CYBATHLON treten Personen mit Behinderungen in sechs verschiedenen Disziplinen gegeneinander an. Mit der Unterstützung von technischen Assistenzsystemen, wie zum Beispiel einem Exoskelett, bewältigen sie Alltagshindernisse unter Wettkampfbedingungen. Für das Team VariLeg enhanced wird Thomas Krieg an den Start gehen. Thomas war früher professioneller Bobfahrer und sitzt seit einem Unfall 2015 im Rollstuhl. Er ist aber nicht nur einer der Piloten des Projekts, sondern der Grund, warum sich die meisten der Studierenden überhaupt für das Projekt VariLeg entschieden haben – und nicht für ein anderes Projekt oder eine Vorlesung. «Für mich war klar: VariLeg oder nichts», sagt Xenia Voellmy, ebenfalls Maschinenbau-Studentin, direkt, und erklärt: «So ein Projekt ist sehr intensiv und bedeutet viel Aufwand neben dem Studium. Mir war es deshalb wichtig, dass ich einen Sinn im Projekt sehe. Bei VariLeg steht der Mensch im Zentrum und wir können etwas für ihn und andere Menschen bewirken.» Ihre Kollegin Laura nickt und ergänzt: «Es geht nicht mehr nur um Theorie, sondern um eine biomechanisch-medizinische Anwendung. Wir können praktische Erfahrungen sammeln, aber nicht nur: Auch persönlich lernen wir alle dazu.»

«Je besser das VariLeg passt, desto besser können die Kräfte vom Motor auf Thomas übertragen werden.» 
Vor dem Gipsen vermisst Laura den Unterschenkel von Thomas. Die Masse werden später mit der Gipsform abgeglichen.
Vor dem Gipsen vermisst Laura den Unterschenkel von Thomas. Die Masse werden später mit der Gipsform abgeglichen.
Vorbereitung fürs Gipsen: Über die erste Schicht – ein Socken – wickeln Julia und Laura Klarsichtfolie.
Vorbereitung fürs Gipsen: Über die erste Schicht – ein Socken – wickeln Julia und Laura Klarsichtfolie.
Handschuhe an, jetzt wird gegipst! Der Schlauch längs der Wade schafft einen kleinen Hohlraum, damit der fertige Gips später aufgeschnitten und entfernt werden kann.
Handschuhe an, jetzt wird gegipst! Der Schlauch längs der Wade schafft einen kleinen Hohlraum, damit der fertige Gips später aufgeschnitten und entfernt werden kann.
Fast geschafft…
Fast geschafft…
Der Schlauch ist weg, jetzt wird der Gips aufgeschnitten...
Der Schlauch ist weg, jetzt wird der Gips aufgeschnitten...
… und danach behutsam entfernt.
… und danach behutsam entfernt.
Julia und Laura schliessen die Gipsform wieder.
Julia und Laura schliessen die Gipsform wieder.
Laura, Julia, Shuaixin und Thomas begutachten die Gipsform des rechten Unterschenkels. Daneben steht das bereits in Beton gegossene Unterschenkelmodell. Dank den Modellen können die Studierenden die Anbindung des VariLegs so konstruieren, dass sie möglichst gut zu Thomas passt.
Laura, Julia, Shuaixin und Thomas begutachten die Gipsform des rechten Unterschenkels. Daneben steht das bereits in Beton gegossene Unterschenkelmodell. Dank den Modellen können die Studierenden die Anbindung des VariLegs so konstruieren, dass sie möglichst gut zu Thomas passt.

Personalisiert und ergonomisch

Heute erstellt ein Teil des Teams einen Gipsabdruck von Thomas’ Unterschenkel. «Der Gipsabdruck ist wichtig für die Anbindung des VariLegs an Thomas’ Beine», erklärt Xenia. Das VariLeg werde ganz auf Thomas abgestimmt. «Je besser das VariLeg passt, desto besser können die Kräfte vom Motor auf Thomas übertragen werden», erklärt Laura und ergänzt: «Zudem soll das VariLeg möglichst ergonomisch sein, damit Thomas keine Druckstellen hat.»
Mittlerweile haben Laura und Julia Zahner, die Elektrotechnik studiert, Thomas’ Unterschenkel mit einem Strumpf und einer Lage Klarsichtfolie überzogen, damit sich der Gips später wieder entfernen lässt. «An der Rückseite des Unterschenkels legen wir zudem einen Schlauch von der Kniekehle bis zum Knöchel runter. Den ziehen wir später – wenn wir gegipst haben – unten wieder raus. So haben wir einen kleinen Hohlraum, an dem wir den Gips aufschneiden und abnehmen können», erzählt Julia.

«Bei VariLeg steht der Mensch im Zentrum und wir können etwas für ihn und andere Menschen bewirken.»
Während ein Teil des Teams gegipst hat, hat ein anderer Teil an der Krücke gearbeitet, mit der Thomas das VariLeg später steuern kann.
Während ein Teil des Teams gegipst hat, hat ein anderer Teil an der Krücke gearbeitet, mit der Thomas das VariLeg später steuern kann.
An den Griffen der Krücken sind verschiedene Knöpfe integriert, über die Thomas dem VariLeg später sagen kann …
An den Griffen der Krücken sind verschiedene Knöpfe integriert, über die Thomas dem VariLeg später sagen kann …
… ob es vorwärts laufen oder Treppen steigen soll.
… ob es vorwärts laufen oder Treppen steigen soll.

Ein Team werden

Das Gipsen haben die beiden nicht im Studium gelernt, sondern sich – wie so manches im Projekt – kurzerhand selbst angeeignet. «Fürs Gipsen haben wir uns Tipps bei einer Orthopädietechnikerin geholt», verrät Laura. Die beiden beginnen, die Gipsbinden in einen Kessel mit Wasser einzutauchen und wickeln diese dann um Thomas‘ Unterschenkel. Da der Gips schnell trocknet, müssen sie vorwärts machen. Nicht nur sie, auch ihre Teammitglieder rundherum, die helfen, andere Dinge organisieren oder am Computer konstruieren, wirken wie ein eingespieltes Team. «Das war nicht von Anfang an so», erzählt Xenia, «wir mussten uns alle erst kennenlernen, zu einem Team zusammenwachsen und uns organisieren.» Während die technische Rollenverteilung schnell klar gewesen und bis heute unverändert geblieben sei, hätten sie alle etwas lernen müssen, verrät Laura: «Einfach mal loslegen und ausprobieren statt lange überlegen und diskutieren.» Als Studenten seien sie es sich gewohnt, dass es eine Musterlösung gebe. «Bei VariLeg gibt es nicht eine einzige Musterlösung, sondern viele Wege. Unsere Aufgabe ist es, den besten Weg zu finden», meint Laura.

PS: Derzeit wird beim Team VariLeg enhanced nicht nur gegipst, sondern auch Carbon-Teile gefertigt. Wie das aussieht, verraten wir euch später! Und auch Thomas, den Hauptpiloten, sowie Rolf, den zweiten Piloten, stellen wir euch hier noch persönlich vor.

Das VariLeg enhanced ist ein elektrisch angetriebenes Wettkampf-Exoskelett für einen Paraplegiker. Entwickelt und gebaut wird es von einem interdisziplinären Team aus 15 Studierenden der ETH Zürich und der HSR Rapperswil für den CYBATHLON 2020. EKZ unterstützt das VariLeg-enhaced-Team finanziell.
varileg-enhanced.ch

Am CYBATHLON treten Menschen mit Behinderungen in unterschiedlichen Disziplinen gegeneinander an. Unter Wettkampfbedingungen bewältigen sie alltagsrelevante Aufgaben und werden dabei von technischen Assistenzsystemen unterstützt. Der CYBATHLON hat zum Ziel, den technischen Fortschritt im Bereich der assistiven Technologien voranzutreiben und der breiten Öffentlichkeit den aktuellen Stand der Technik zu zeigen. EKZ ist einer der Presenting Partners des CYBATHLON, der am 2. und 3. Mai 2020 in der Swiss Arena in Kloten stattfinden wird.
cybathlon.ch